量子通訊／運算大突破！科學家能對分散的粒子進行聯合量測

為了探索自然界最基本的組成單元，量子物理特別仰賴對原子／粒子個別與集體性質的測量能力。如今科學家能在不實體接觸的情況下，對粒子進行聯合測量，這無異是量子通訊與量子運算發展上的一大突破。

這類量測一向極具挑戰性，不僅儀器本身受到量子定律的支配，而且與粒子的互動也可能對原本想要觀測的性質造成改變。

日內瓦大學（UNIGE）理學院應用物理系物理部門資深研究與教學助理 Alejandro Pozas Kerstjens 表示，目前量子測量領域的相關研究與理解甚少，以往的研究主要聚焦在量子系統本身的狀態，例如糾纏或疊加等特性，並應用於量子密碼學或量子運算等領域。

這些測量對於量子通訊等未來技術的發展至關重要，量子通訊仰賴將資訊編碼至光的粒子（光子）中，為了取得這些資訊，必須先對粒子進行測量。其中一個核心問題是，是否有可能對兩個或多個彼此分開的粒子（每個粒子各自攜帶部分資訊）進行聯合測量，而不需將它們的實體聚在一起。

日內瓦大學物理系團隊在《Physical Review X》期刊上發表的新研究中證實，只要測量裝置共享糾纏粒子（entangled particle），就可以在分開的粒子系統上進行某些簡單但基本的測量。

不過，該研究團隊發現了一個奇特現象，根據測量的複雜程度，有些測量需要較多或較少的糾纏粒子才能正確執行。為了釐清這一點，研究團隊開發出一套分類系統（類似一種目錄），它列出了不同類型的測量，以及執行這些測量所需的糾纏資源。

在更系統化地理解量子系統的量測，今後相關應用不僅限於量子通訊，也可能延伸至量子運算。也就是說，在傳統電腦模擬中，計算會分配到多台機器上執行，然後再將結果彙整在一起。接下來，科學界也在考慮將這樣的做法應用到量子電腦上。對此，研究團隊已提出遠端聯合測量協定，每台量子電腦只需測量自己的部分，整體結果便可在沒有任何實體資料傳輸的情況下重建。

• Particles can be measured jointly without bringing them together—an advance for quantum communication and computing

（首圖來源：shutterstock）

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